WO2005118377A1 - 建設機械のキャビン - Google Patents

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WO2005118377A1
WO2005118377A1 PCT/JP2005/010127 JP2005010127W WO2005118377A1 WO 2005118377 A1 WO2005118377 A1 WO 2005118377A1 JP 2005010127 W JP2005010127 W JP 2005010127W WO 2005118377 A1 WO2005118377 A1 WO 2005118377A1
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cabin
center pillar
center
view
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PCT/JP2005/010127
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mariko Matsuda
Takunori Yamaguchi
Chuichi Ishibashi
Kenta Kojima
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. filed Critical Kobelco Construction Machinery Co., Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D33/00—Superstructures for load-carrying vehicles
    • B62D33/06—Drivers' cabs
    • B62D33/0617—Drivers' cabs for tractors or off-the-road vehicles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/16—Cabins, platforms, or the like, for drivers
    • E02F9/163—Structures to protect drivers, e.g. cabins, doors for cabins; Falling object protection structure [FOPS]; Roll over protection structure [ROPS]

Definitions

  • the present invention relates to a cabin of a construction machine such as a hydraulic shovel.
  • the hydraulic excavator includes a crawler-type lower traveling body 1, an upper revolving body 2 mounted on the lower traveling body 1, and a work attachment 3 mounted on the upper revolving body 2.
  • the upper revolving superstructure 2 is provided with a cabin 4.
  • the work attachment 3 is provided on the right side of the upper revolving unit 2 (the right side viewed from the operator seated in the cabin 4; the same applies to the left, right, front and rear directions described below), and the cabin 4 is provided on the left side.
  • the cabin 4 is provided with an entrance which is opened and closed by a door 5 on the left side thereof.
  • the frame in order to satisfy the above condition (A), the frame needs to have sufficient strength and rigidity.
  • the amount of components (especially, the amount of components on the front side) is reduced as much as possible so that the frame components do not obstruct the view! It is desirable to reduce the cross-sectional size.
  • the left and right front pillars 7, 8 and the upper front cross member 14 form the front gate structure
  • the left and right rear pillars 9, 10 and the rear cross member 16 To form the rear gate structure, and connect the front and rear gate structures with the left and right
  • the members are connected by 12,13 members.
  • Fig. 18, 11 is the center pillar
  • 15 is the lower front cross member.
  • Patent Document 1 a technique is provided in which a connecting member for dispersing a load applied to a roof portion widely over the entire frame is provided. Has also been proposed.
  • Patent Document 2 a configuration in which a wide main pillar extending upward and rearward at an intermediate portion force in the front-rear direction on both left and right side surfaces is provided.
  • FIG. 3 there has been proposed a configuration in which the portal structures on the front and rear sides of the frame 6 are connected to each other by a plate-shaped roof material.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-42739
  • Patent Document 2 JP-A-2000-327462
  • Patent Document 3 JP 2001-123482 A
  • Patent Document 4 JP 2001-140283 A
  • the left and right front pillars 7, 8 and the upper front cross member 14, which are located in the front view, must also have the same cross-sectional size as the other constituent members, so that the front view is improved. They cannot meet the demands.
  • the present invention provides a cabin of a construction machine that simultaneously satisfies the two reciprocal requirements of expanding the field of view while suppressing deformation such as when the vehicle falls down, and that can realize both low power and light weight. is there.
  • the present invention employs the following configuration.
  • a center pillar located at an intermediate portion in the front-to-rear direction on one of the left and right sides, and a first side located at one of the front and rear sides of the center pillar at an interval.
  • a pillar and a second side pillar located on the right and left opposite sides to the first side pillar are provided at respective vertices of a triangle in plan view, and the center pillar, the first and second side pillars are provided.
  • the lateral load applied to the frame due to a fall or the like is intensively received by the portal structure formed at the front or rear of the cabin. ⁇ High rigidity is not required.
  • the portal structure has high strength as a whole. • High rigidity and high! ⁇ Demonstrate load-bearing performance, especially in terms of torsional load resistance.
  • a center pillar having a large cross-sectional size is provided on each of the left and right sides and a gate-shaped structure is formed at the center of the frame by connecting the upper ends thereof (the technique of Patent Document 4). Since no prominent protruding portion appears, it is advantageous in terms of design.
  • the center pillar, the first and second side pillars are disposed at each vertex of a triangle in plan view, and the upper ends thereof are connected by a connecting member.
  • the outer shape may be configured to be substantially triangular in plan view.
  • the ceiling itself of the gate-shaped structure formed by the connecting members does not necessarily have to be substantially triangular in plan view.
  • some of the connecting members are bent into a cross-shaped shape.
  • the planar shape of the ceiling may be non-triangular.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the same.
  • FIG. 3 is a diagram showing a comparison result of weight between the embodiment and a conventional frame configuration.
  • ⁇ 4] (a) (b) ( C ) is a perspective view showing another example of arrangement of components other than the gate-shaped structure when the frame configuration of the first embodiment is adopted.
  • FIG. 5 is a view showing a deformation state due to a lateral load in the frame configuration of the first embodiment as seen from behind.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing displacement ratios according to frame configurations of the first to third embodiments of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view taken along line XX of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view taken along line XV—XV in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a frame configuration of a cabin according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic side view of a hydraulic shovel to which the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a frame configuration of a conventional cabin.
  • the frame 21 of the cabin which is strong in the first embodiment, includes front and rear front pillars 22, 23, upper and lower front cross members 24, 25, and a front-rear middle part on the entrance side (left side) as frame components that form a framework.
  • the vehicle includes a center pillar 26 erected at the rear, and rear pillars (first and second side pillars) 27 and 28 erected at the left and right sides of the rear.
  • the center pillar 26 may be provided at a central portion in the front-rear direction on the left side, or may be provided at a position shifted or deviated from the central portion in the front-rear direction.
  • the center pillar 26 and the left and right rear pillars 27, 28 are provided so as to be located at the vertices of a triangle in plan view.
  • a left rear roof as a connecting member is provided between the center pillar 26 and the upper end of the left rear pillar 27. Member 29 will be established and the center and both rear pillars 26,27,
  • the first and second cross members as connecting members in a V-shaped arrangement between the respective upper end portions
  • the pillars 26 to 28, which are arranged asymmetrically on the left and right, are connected to the connecting member 2 at the rear of the cabin.
  • the right rear pillar 28 is disposed at a center position in the front-rear direction between the center pillar 26 and the left rear pillar 27, and the planar shape of the gate-shaped structure A is a substantially isosceles triangle (see FIG. 2).
  • a left front roof member 132 is extended between upper left portions of the left rear roof member 29 and the left front pillar 22, and a right roof member 33 is extended between upper end portions of the right rear pillar 28 and the right front pillar 23, respectively. Have been.
  • the members constituting the frame 21 including the constituent members of the gate-shaped structure A are integrally welded to each other at a joint portion between the members.
  • a side load (indicated by a double-line arrow in FIG. 2) transferred to the middle portion of the left side surface of the frame 21 due to a fall or the like is transmitted to the center pillar 26, and from there.
  • a side load (indicated by a double-line arrow in FIG. 2) transferred to the middle portion of the left side surface of the frame 21 due to a fall or the like is transmitted to the center pillar 26, and from there.
  • the lateral load is intensively received by the portal structure A, and the entire structure A is deformed to absorb the lateral load.
  • the front components irrelevant to the portal structure A are It hardly shares the load and does not require high strength and high rigidity.
  • each of the front-side constituent members needs to be minimized as shown in the figure, and its cross-sectional size is also small.
  • FIG. 2 the observable area where the operator O in the cabin can see through without being disturbed by the constituent members is hatched. Further, in the figure, reference numeral 3 denotes a work attachment (see FIG. 17) attached to the right side of the cabin.
  • FIG. 3 shows a weight comparison between the conventional cabin (frame 6) shown in FIG. 18 and the cabin (frame 21) according to the first embodiment.
  • the weight can be reduced to about 20% of the conventional cabin.
  • FIG. 4 (a) to 4 (c) show other examples of the arrangement of the front components
  • FIG. 4 (a) shows an example in which the right front pillar 23 and the lower front cross member 25 of the first embodiment are omitted.
  • (B) is the left front pillar
  • the gate-shaped structure A which receives loads in a concentrated manner, comprises three asymmetrically arranged left and right rear pillars (center and left and right rear pillars 26 to 28) at the upper end of each other at the left rear roof and both crosses. Because it is a triangular shape in a plan view in which the members 29 to 31 are integrated, the load transmission This makes it possible to maximize the strength of each member and obtain high overall load-bearing performance (particularly torsional rigidity).
  • the planer shape of the portal structure A is an isosceles triangle
  • the torsional stiffness is the largest of the triangles, and is the most deformed.
  • the figure shows a case where the deformed state of the gate-shaped structure A is viewed from behind, and each component member (the center and the left and right rear pillars 26 to 28) of the gate-shaped structure A is uniformly deformed. Therefore, the left and right front pillars 22, 23, which are not components of the structure A, are hardly deformed, that is, the load is intensively received by the portal structure A, and the components of the portal structure A are It can be seen that the load is transmitted and the entire structure is deformed as a whole.
  • O indicates an operator in the cabin.
  • the portal structure A has a center pillar 26 and left and right rear villas (first and second side pillars) 27 and 28 arranged at respective apexes of a triangle in plan view.
  • the outer shape may be configured to be substantially triangular in plan view.
  • the ceiling itself formed by each of the members 29 to 31 does not necessarily have to be substantially triangular in plan view.
  • the first cross member 30 or the second cross member 31 is not linear but is bent in a U-shape or the like.
  • the outer shape of the ceiling portion may be formed to be non-triangular in plan view. This is the same in other embodiments described below.
  • FIGS. 6 and 7 show two examples in which the position of the right rear pillar 28 in the front-rear direction is changed.
  • FIG. 8 shows a comparison result of the load-bearing performance of the portal structure A exerted on the first to third embodiments.
  • the right rear pillar 28 is provided at the center position. In the case of the first embodiment, the amount of deformation can be minimized.
  • both of the second and third embodiments can exhibit high load performance close to that of the first embodiment.
  • a rear wall 34 is provided in a substantially lower half portion between the left and right rear pillars 27 and 28. I have.
  • the back wall 34 may be formed only of a plate material, or may have reinforcing beam members 35 fixed to a plurality of upper and lower (or left and right) locations on the inner surface side as shown in the figure.
  • Providing the rear wall 34 in this manner can improve the load transmission performance between the left and right rear pillars 27, 28.
  • FIG. 11 shows a fifth embodiment relating to the configuration of the portal structure.
  • the upper ends of the right rear pillar 28 and the left front pillar 22 are connected to a third cross member 36 as an additional connecting member. By connecting them together, another portal structure B is formed adjacent to the front of the portal structure A.
  • the force load supporting force which is disadvantageous in terms of the front view, is strengthened as compared with the case of the first embodiment, which is suitable for the case where safety is emphasized.
  • the left rear pillar 27 of the first embodiment is eliminated, while the left front pillar 22 is formed as a strength member.
  • the first cross member 38 between the upper ends of the left roof member 37, the left front pillar 22 and the right rear pillar 28, and the second cross member 38 between the upper ends of the center pillar 26 and the right rear pillar 28 The gate-shaped structure A is formed by bridging the cross members 39 in an integrated manner.
  • the sixth embodiment although it is disadvantageous in terms of forward visibility as compared with the first to fourth embodiments, a space in the first half of the cabin is secured when the vehicle falls down. It is advantageous when a cabin configuration is adopted, but it is easy to secure a living space in the rear half of the cabin. In addition, the visibility of the rear can be improved.
  • each of the upper ends of the pillars 26 to 28 constituting the portal structure A has the same frame configuration as the first embodiment. It has a frame configuration in which a substantially triangular plate-shaped connecting member 40 is provided in an integrated state across the gap.
  • a connecting member 41 formed in a flat box shape having a substantially triangular shape in a plan view is provided instead of the plate-like connecting member 40 of the seventh embodiment.
  • the box-shaped connecting member 41 by using the box-shaped connecting member 41, its rigidity and strength can be increased as compared with the case of a mere plate, so that the deformation of the connecting member itself can be suppressed and the gate can be suppressed.
  • the integral strength of the structural member can be further increased.
  • the planar shape of the connecting member 41 may be substantially triangular, or may be other than a substantially triangular shape, such as a trapezoidal shape having a side substantially parallel to the rear side on the front side as shown in the figure. It may be shaped. This is the same in the seventh embodiment.
  • a plurality of partitioning ribs 42 are provided in the inner space of the connecting member 41 as shown in FIG. Set it up.
  • the ninth embodiment shown in FIG. 16 has a left-right reversed frame configuration as compared to the first embodiment. That is, the center pillar 26 is arranged on the right side, and the right rear roof member 43 and the first and second cross members 30, 31 are provided between the upper ends of the three pillars 26, 27, and 28 including the center pillar 26 to form a gate-shaped structure.
  • Construct structure A. 44 is a right front roof member.
  • the cabin is arranged on the right side, and the work attachment is arranged on the left side. This is suitable when the entrance of the door is provided on the right side.
  • the center pillar, the first and second side pillars are provided so as to be located at the respective vertices of a triangle in plan view, and their upper ends are integrally connected by a connecting member.
  • a gate-shaped structure whose outer shape is substantially triangular in plan view is configured.
  • the entire structure can be lightened, which is particularly advantageous in terms of reducing the weight of the cabin. It becomes.
  • the integral strength of the portal structure can be increased, and Assembly becomes easy.
  • the connecting member since the connecting member is box-shaped, its rigidity and strength can be further increased, so that the deformation of the connecting member itself is suppressed, and the integral strength of the portal structure is further increased. Can be.
  • the load can be reliably transmitted to the entire portal structure, and the deformation suppressing action can be ensured.
  • the planar shape is substantially an isosceles triangle, and the torsional stiffness is the largest among the triangles, so that the portal structure is most difficult to deform. Therefore, the purpose of driver protection can be more reliably achieved.

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Abstract

【課題】　転倒時等のキャビンの変形を抑えながらキャビン内からのオペレータ視界を広げ、しかも軽量化をも実現する。 【解決手段】　キャビンの骨組となるフレーム２１の構成要素として、センターピラー２６と左リアピラー２７と右リアピラー２８を設け、これら各ピラー２６～２８の上端部同士をルーフメンバー２９、第１及び第２両クロスメンバー３０,３１で構成される連結部材にて一体に連結することにより、外郭形状が平面視で略三角形となる門形構造体Ａをキャビン後部に構成した。

Description

明 細 書
建設機械のキャビン
技術分野
[0001] 本発明は油圧ショベル等の建設機械のキャビンに関するものである。
背景技術
[0002] 油圧ショベルのキャビンを例にとって説明する。
[0003] 油圧ショベルは、図 17に示すようにクローラ式の下部走行体 1と、この下部走行体 1 上に搭載された上部旋回体 2と、この上部旋回体 2に装着された作業アタッチメント 3 とによって構成され、上部旋回体 2にキャビン 4が設けられる。
[0004] この場合、一般的には上部旋回体 2の右側 (キャビン 4内に着座したオペレータから 見た右側。以下にいう左右及び前後の方向性について同じ)に作業アタッチメント 3、 左側にキャビン 4がそれぞれ設けられ、キャビン 4の左側面に、ドア 5によって開閉さ れる出入り口が設けられる。
[0005] 一般にキャビンのフレームには、
(A) 転倒 (横転)時におけるオペレータの安全性が確保されること (転倒時の左側方 荷重によって変形してもオペレータの空間が確保されること)、
(B) 作業時のオペレータの視界 (とくに前方視界)が十分確保されること の二つの条件を満足することが求められる。
[0006] この場合、上記 (A)の条件を満足するためには、フレームが十分な強度 ·剛性を備 えていることが必要となる。
[0007] 一方、（B)の条件を満足するためには、フレーム構成部材が視界の妨げとならな!/ヽ ように、構成部材の量 (とくに前側の構成部材の量)をできるだけ少なくし、かつ、断面 サイズを小さくするのが望ましい。
[0008] この点で、フレームに求められる強度 '剛性と視界性は二律背反的な要求となる。
[0009] このような要求に対し、図 18のフレーム 6においては、左右のフロントピラー 7,8と上 フロントクロスメンバー 14で前面側の門形構造体、左右のリアピラー 9, 10とリアクロス メンバー 16で後面側の門形構造体を構成し、この前後の門形構造体を左右のルー フメンバー 12,13でつないだ構成となっている。図 18中、 11はセンターピラー、 15は 下フロントクロスメンバーである。
[0010] また、同様の技術思想に基づくものとして、特許文献 1に示されているように、とくに ルーフ部にカ卩えられた荷重をフレーム全体に広く分散するためのつなぎ部材を設け た技術も提案されている。
[0011] 一方、他のフレーム構成として、特許文献 2に示されているように、左右両側面部に おいて前後方向の中間部力 後上向きに延びる幅広の主ピラーを設けた構成、及び 特許文献 3に示されているように、上記フレーム 6でいう前後両側の門形構造体同士 を板状のルーフ材で連結した構成がそれぞれ提案されている。
[0012] さらに、特許文献 4に示されているように、センターピラーを左右両側に設け、これら の上端間をつないでフレーム中央部に門形構造体を構成する技術も公知である。 特許文献 1：特開 2004— 42739号公報
特許文献 2：特開 2000— 327462号公報
特許文献 3：特開 2001— 123482号公報
特許文献 4:特開 2001— 140283号公報
発明の開示
[0013] 図 18及び特許文献 1のフレーム構成では、転倒時等に左側面部に加えられる側方 荷重を前後両側の門形構造体に伝えてフレーム全体に分散させ、すべての構成部 材で均等に受けることになる。
[0014] しかし、このようにすべての構成部材を荷重支持部材として機能させるフレーム構 成によると、全構成部材に均一な強度，剛性が必要となる。従って、前方視界内に位 置する左右のフロントピラー 7,8及び上フロントクロスメンバー 14についても他の構成 部材と同等の断面サイズを確保しなければならな 、ため、前方視界を良くした 、と 、 う要求には十分応えられない。
[0015] また、特許文献 2の技術によると、主ピラーが後倒れに傾 、て 、るため側方視界は 広がるものの、ルーフ部の前後方向中間部に力かる側方荷重がルーフメンバーに集 中してこれが大きく変形し易くなるため、オペレータの安全確保の点で問題がある。
[0016] 一方、特許文献 3の技術では、ルーフ部の耐側方荷重は大きくなるものの、弊害と してフレーム重量が増加し、軽量化と 、うもう一つの要請に反する。
[0017] さらに、特許文献 4の技術によると、門形構造体を構成する左右のセンターピラー の断面サイズが大きくなるため、左右の側方視界が大きく狭められる。
[0018] そこで本発明は、転倒時等の変形を抑えながら視界を広げるという二律背反的な 二つの要求を同時に満足し、し力も軽量ィ匕をも実現し得る建設機械のキャビンを提 供するものである。
[0019] 上記問題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。
[0020] すなわち、骨組となるフレームの構成要素として、少なくとも、左右片側において前 後方向の中間部に位置するセンターピラーと、このセンターピラーの前後一側に間 隔を置いて位置する第 1サイドピラーと、この第 1サイドピラーに対して左右反対側に 位置する第 2サイドピラーとを、平面視で三角形の各頂点に位置する状態で設け、上 記センターピラー、第 1及び第 2両サイドピラーの上端部同士を連結部材で一体に連 結することにより、外郭形状が平面視で略三角形となる門形構造体を構成した。
[0021] 本発明によると、転倒等によってフレームに加えられる側方荷重を、キャビン前部ま たは後部に構成した門形構造体で集中的に受けるため、他の部分にはさほどの高 強度 ·高剛性は要求されな 、。
[0022] 従って、他の部分の構成材の量を少なくし、かつ、その断面サイズを小さくすること ができる。
[0023] し力も、この門形構造体は、左右非対称に配置した三本のピラーの上端部同士を 連結部材で連結して平面視略三角形に形成しているため、構造体全体として高強度 •高剛性となって高!ヽ荷重支持性能を発揮し、とくに耐ねじれ荷重の点ですぐれたも のとなる。
[0024] つまり、十分な荷重支持力を持った変形しにくい門形構造体が得られ、この門形構 造体で荷重を集中的に受けることにより、キャビンの変形を抑えて運転者を保護する という基本目的を達成しながら、視界を広げ、かつ軽量ィ匕をも実現することができる。
[0025] また、断面サイズの大きいセンターピラーを左右両側に設け、これらの上端間をつ ないでフレーム中央部に門形構造体を構成した場合 (特許文献 4の技術)のように、 側面部に目立つ突出部分が現れないため、意匠性の点でも有利となる。 [0026] なお、本発明において、門形構造体は、センターピラー、第 1及び第 2両サイドビラ 一を平面視で三角形の各頂点部分に配置し、これらの上端部同士を連結部材で連 結することによって外郭形状が平面視で略三角形となるように構成すればよい。つま り、連結部材によって形成される門形構造体の天井部分そのものは必ずしも平面視 略三角形である必要はなぐたとえば連結部材としてフレーム材を用いる場合に一部 の連結部材をへの字形等に屈曲させて、天井部分の平面形状を非三角形としてもよ い。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]本発明の第 1実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 2]同平面図である。
[図 3]同実施形態と従来のフレーム構成による重量の比較結果を示す図である。 圆 4](a)(b)(C)は第 1実施形態のフレーム構成をとつた場合における門形構造体以外 の構成部材の他の配置例を示す斜視図である。
[図 5]第 1実施形態のフレーム構成において側方荷重による変形状態を後から見た 図である。
[図 6]本発明の第 2実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 7]本発明の第 3実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 8]本発明の第 1〜第 3各実施形態のフレーム構成による変位量比を示す図である
[図 9]本発明の第 4実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 10]図 9の X—X線拡大断面図である。
[図 11]本発明の第 5実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 12]本発明の第 6実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 13]本発明の第 7実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 14]本発明の第 8実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 15]図 14の XV— XV線拡大断面図である。
[図 16]本発明の第 9実施形態に力かるキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
[図 17]本発明が適用される油圧ショベルの概略側面図である。 [図 18]従来のキャビンのフレーム構成を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0028] 第 1実施形態 (図 1〜図 5参照）
第 1実施形態に力かるキャビンのフレーム 21は、骨組となるフレーム構成要素とし て、左右のフロントピラー 22,23と、上下のフロントクロスメンバー 24,25と、出入り口 側 (左側)の前後方向中間部に立設されたセンターピラー 26と、後部左右両側に立設 されたリアピラー (第 1、第 2サイドピラー) 27,28とを具備している。
[0029] なお、センターピラー 26は、左側の前後方向の中央部に設けてもよいし、中央部よ りも前後 、ずれか〖こずれた位置に設けてもょ 、。
[0030] センターピラー 26と左右のリアピラー 27,28は、平面視で三角形の各頂点に位置 する状態で設けられ、センターピラー 26と左リアピラー 27の上端部間に連結部材とし ての左後ルーフメンバー 29が設けられるとともに、センター及び両リアピラー 26,27,
28の各上端部間に V字配置で連結部材としての第 1及び第 2両クロスメンバー 30,3
1がー体状態で架け渡されている。
[0031] こうして、キャビン後部に、左右非対称に配置された各ピラー 26〜28を連結部材 2
9〜31により互 、の上端で連結 ·一体化させた、外郭形状が平面視で略三角形とな る門形構造体 Aが構成されている。
[0032] ここで、右リアピラー 28は、センターピラー 26と左リアピラー 27との間の前後方向中 央位置に配置され、門形構造体 Aの平面形状が略二等辺三角形となっている (図 2 参照)。
[0033] なお、左後ルーフメンバー 29と左フロントピラー 22の上端部間に左前ルーフメンバ 一 32、右リアピラー 28と右フロントピラー 23の上端部間に右ルーフメンバー 33がそ れぞれ架け渡されている。
[0034] また、門形構造体 Aの各構成部材を含めてこのフレーム 21を構成する部材同士は 、互いの接合部分で溶接によって一体ィ匕されている。
[0035] このフレーム構成によると、転倒等によってフレーム 21の左側面中間部にカ卩えられ る側方荷重 (図 2中に二重線矢印で示す)がセンターピラー 26に伝えられ、ここから第 1クロスメンバー 30を通じて右リアピラー 28に、さらに第 2クロスメンバー 31を通じて左 リアピラー 27へと伝えられる。
[0036] すなわち、側方荷重を門形構造体 Aで集中的に受け、同構造体 A全体が変形する ことで側方荷重を吸収する。
[0037] 従って、この門形構造体 Aと無関係な前側の各構成部材 (左前、右両ルーフメンバ 一 32, 33、左右のフロントピラー 22,23、上下のフロントクロスメンバー 24,25)は、荷 重を殆ど分担せず、高強度 ·高剛性を要求されない。
[0038] このため、この前側各構成部材については、図示のように最小限に少なくてすみ、 その断面サイズも小さくてょ 、。
[0039] これにより、図 2に示すように、作業時に必要な前方視界及び側方視界を最大限に 広げることが可能となる。
[0040] 図 2において、キャビン内のオペレータ Oが構成部材に邪魔されずに見通すことが できる視界領域に斜線を付して示している。また、同図中、 3はキャビン右側に取付 けられる作業アタッチメント (図 17参照)である。
[0041] また、前側各構成部材の量が少なぐかつ断面サイズが小さくてすむことにより、フ レーム 21全体を軽量化することができる。
[0042] この軽量ィ匕に関して、図 18に示す従来のキャビン (フレーム 6)と、第 1実施形態にか 力るキャビン (フレーム 21)の重量比較を図 3に示す。
[0043] 同図から分力るように、第 1実施形態キャビンによると従来キャビンに対して 2割程 度まで重量を低減することができる。
[0044] なお、図 4(a)〜(c)は前側各構成部材の他の配置例を示し、（a)は第 1実施形態の 右フロントピラー 23と下フロントクロスメンバー 25を省略した例、（b)は左フロントピラー
22と下フロントクロスメンバー 25を省略した例、（c)は上側のフロントクロスメンバー 24 を省略した例である。
[0045] このように、前側各構成部材の配置パターンを、視界の拡充と軽量化の観点から広 V、選択肢力 選択することが可能となる。
[0046] し力も、荷重を集中的に受ける門形構造体 Aは、左右非対称に配置した三本のビラ 一 (センター及び左右のリアピラー 26〜28)を互いの上端で左後ルーフ及び両クロス 各メンバー 29〜31によって一体ィ匕させた平面視三角形であるため、荷重の伝達性 が良くて各部材の強度を最大限に生かし、全体として高い荷重支持性能 (とくに耐ね じれ剛性)を得ることができる。
[0047] とくに、この第 1実施形態では、門形構造体 Aの平面形状が二等辺三角形であるた め、耐ねじれ剛性が三角形のうちでも最大となって最も変形しに《なる。
[0048] この第 1実施形態による門形構造体 Aの荷重支持性能に関して、図 2中に二重線 矢印で示すように左側面部の中央部に側方荷重を受けた場合の変形量を解析によ り求めた結果を図 5に示す。
[0049] 同図は、門形構造体 Aの変形状態を後から見た場合を示し、門形構造体 Aの各構 成部材 (センター及び左右のリアピラー 26〜28)が均等に変形する一方で、同構造 体 Aの構成要素でない左右のフロントピラー 22,23が殆ど変形しないこと、すなわち、 荷重を門形構造体 Aで集中的に受けること、及び門形構造体 Aの各構成部材に荷 重が伝達されて構造体全体が一体として変形することがわかる。図中、 Oはキャビン 内のオペレータを示す。
[0050] また、上記フレーム構成によると、特許文献 4に記載されているように断面の大きい センターピラーを左右両側に設けてフレーム中央部に門形構造体を構成する場合と 比較して、側面部に目立つ突出部分が現れないため、意匠性の点でも有利となる。
[0051] なお、第 1実施形態において、門形構造体 Aは、センターピラー 26、左右両リアビラ 一 (第 1及び第 2両サイドピラー) 27,28を平面視で三角形の各頂点部分に配置し、こ れらの上端部同士を連結部材としての各メンバー 29,30,31で連結することによって 外郭形状が平面視で略三角形となるように構成すればよい。つまり、各メンバー 29〜 31によって形成される天井部分そのものは必ずしも平面視略三角形である必要はな ぐたとえばたとえば第 1クロスメンバー 30または第 2クロスメンバー 31を直線状でなく への字形等の屈曲形状として、天井部分の外郭形状を平面視で非三角形に形成し てもよい。この点は、以下に挙げる他の実施形態においても同じである。
[0052] 他の実施形態
第 1実施形態との相違点のみを説明する。
[0053] 図 6,7には、右リアピラー 28の前後方向位置を変えた場合の二例を示す。
[0054] 図 6の第 2実施形態では、右リアピラー 28をセンターピラー 26と同じ前後方向位置 ( キャビン前後方向の中間部 =第 1実施形態の右リアピラー位置を中央位置とした場 合の前方位置)に配置して 、る。
[0055] これに対し図 7の第 3実施形態では、右リアピラー 28を左リアピラー 27と同じ前後方 向位置 (キャビン後端部 =同後方位置)に配置している。
[0056] そして図 8には、第 1〜第 3各実施形態に力かる門形構造体 Aの荷重支持性能の 比較結果を示す。
[0057] これは、センターピラー 26の上端に側方荷重を掛けた場合の門形構造体 Aの右側 への変位量を解析により調べたもので、右リアピラー 28が中央位置に設けられた第 1 実施形態の場合が最も変形量を小さくすることができる。
[0058] ただし、第 2及び第 3両実施形態によっても、第 1実施形態に近い高い荷重性能を 発揮できることも同時に確認された。
[0059] 図 9, 10に示す第 4実施形態においては、図 7の第 3実施形態のフレーム構成を前 提として、左右のリアピラー 27,28間のほぼ下半部に背面壁 34を設けている。
[0060] この背面壁 34は、板材のみによって形成してもよいし、図示のように内面側の上下 ( または左右)複数個所に補強用の梁材 35を固着してもよい。
[0061] このように背面壁 34を設けることにより、左右のリアピラー 27,28間での荷重の伝達 性能を高めることができる。
[0062] 図 11は門形構造体の構成に関する第 5実施形態を示す。この第 5実施形態におい ては、左フロントピラー 22及び左前ルーフメンバー 32を強度部材として構成できる場 合に、右リアピラー 28と左フロントピラー 22の上端同士を追加連結部材としての第 3 クロスメンバー 36で一体に連結することにより、門形構造体 Aの前方にもう一つの門 形構造体 Bを隣接して構成して 、る。
[0063] この第 5実施形態によると、第 1実施形態の場合よりは前方視界の点で不利となる 力 荷重支持力が強化されるため、安全性を重視する場合に好適となる。
[0064] 図 12に示す第 6実施形態においては、第 1実施形態の左リアピラー 27を無くする 一方、左フロントピラー 22を強度部材として構成し、この左フロントピラー 22とセンタ ーピラー 26の上端間に左ルーフメンバー 37、左フロントピラー 22と右リアピラー 28の 上端間に第 1クロスメンバー 38、センターピラー 26と右リアピラー 28の上端間に第 2 クロスメンバー 39をそれぞれ一体状態で架け渡すことによって門形構造体 Aを構成 している。
[0065] この第 6実施形態によると、第 1〜第 4実施形態と比較して前方視界の点で不利と なるが、転倒時等にキャビン前半部の空間を確保した ヽ (運転者の保護を重視する） キャビン構成をとる場合に有利となる一方、キャビン後半部の居住空間を確保し易 ヽ 。また、後方の視界性を向上させることができる。
[0066] 次に、図 13に示す第 7実施形態においては、第 1実施形態と基本的に同じフレー ム構成をとりながら、門形構造体 Aを構成する各ピラー 26〜28の各上端部間に跨つ て略三角形の板状の連結部材 40を一体状態で設けたフレーム構成をとつている。
[0067] この構成によると、門形構造体 Aの一体強度を高めることが可能となるとともに、組 立が容易となる。
[0068] 図 14,15に示す第 8実施形態においては、第 7実施形態の板状の連結部材 40に 代えて、平面視略三角形の扁平な箱状に形成した連結部材 41を設けている。
[0069] このように、箱状の連結部材 41を用いることにより、単なる板状の場合と比較してそ の剛性 ·強度をより高くとることができるため、連結部材そのものの変形を抑え、門形 構造体の一体強度をさらに高めることができる。 なお、この第 8実施形態において連結部材 41の平面形状は略三角形としてもよい し、図示のように前面側に後辺とほぼ平行な辺を持った台形に近い形状等、略三角 形以外の形状としてもよい。この点は第 7実施形態も同じである。
[0070] また、第 8実施形態において、連結部材 41の剛性'強度を効果的に高める手段とし て、図 15に示すように連結部材 41の内空部に複数の仕切り状のリブ 42…を設けて ちょい。
[0071] 図 16に示す第 9実施形態においては、第 1実施形態とは左右逆のフレーム構成を とっている。すなわち、右側にセンターピラー 26を配置し、これを含む三本のピラー 2 6,27,28の上端間に右後ルーフメンバー 43、第 1及び第 2両クロスメンバー 30,31を 設けて門形構造体 Aを構成して 、る。 44は右前ルーフメンバーである。
[0072] このフレーム構成は、キャビンが右側、作業アタッチメントが左側に配置され、キヤビ ンの出入り口が右側に設けられる場合に好適となる。
[0073] 以上のように本発明は、センターピラー、第 1及び第 2両サイドピラーを平面視で三 角形の各頂点に位置する状態で設け、これらの上端部同士を連結部材で一体に連 結することにより、外郭形状が平面視で略三角形となる門形構造体を構成したもので ある。
[0074] この場合、請求項 2の発明によると、連結部材として枠材であるルーフメンバー及び クロスメンバーを用いているため、構造体全体を軽くでき、キャビンの軽量ィ匕の点でと くに有利となる。
[0075] これに対し、請求項 3,4の発明によると、略三角形の板状または扁平な箱状の連結 部材を用いているため、門形構造体の一体強度を高めることができるとともに、組立 が容易となる。とくに請求項 4の発明によると、連結部材を箱状とすることでその剛性- 強度をより高くとることができるため、連結部材そのものの変形を抑え、門形構造体の 一体強度をさらに高めることができる。
[0076] ところで、機械の転倒時には出入り口側の側面部が下になり、この下になつた側面 部が直接荷重を受ける可能性が高 、。
[0077] この点、請求項 5の発明によると、出入り口側にセンターピラーを配置したことにより 、荷重を門形構造体全体に確実に伝え、変形抑制作用を確保することができる。
[0078] また、請求項 6,7の発明によると、門形構造体の平面形状を非直角三角形としたか ら、直角三角形の場合と比較して耐ねじれ剛性を高め、変形抑制効果が高いものと なる。
[0079] とくに、平面形状を略二等辺三角形とした請求項 7の発明によると、耐ねじれ剛性 が三角形のうちでも最大となって門形構造体が最も変形しにくくなる。このため、運転 者保護の目的をより確実に達成することができる。
[0080] なお、門形構造体の平面形状が略二等辺三角形以外の三角形となるように各構成 部材を配置した場合 (請求項 8,9)でも、基本的には、略三角形によって荷重を伝達し 易くてし力も変形しにくい特長は生力される。
[0081] 一方、請求項 10の発明によると、キャビン後部に平面視略三角形の門形構造体を 構成するため、作業時に重要な前方視界を広げることができ、視界性向上の実益が 大きい。
[0082] これに対し、請求項 11の発明によると、請求項 10の場合よりも前方に門形構造体 を構成するため、キャビン前半部の空間を確保したい (運転者の保護を重視する)キヤ ビン構成をとる場合に有利となる一方、キャビン後半部の居住空間を確保し易い。ま た、後方の視界性を向上させることができる。
[0083] また、請求項 12の発明によると、平面視略三角形の二つの門形構造体を隣接して 構成したから、荷重支持性能 (変形抑制効果)を重視する場合に有利となる。
産業上の利用可能性
[0084] 本発明によれば、キャビンの変形を抑えて運転者を保護すると!/、う基本目的を達成 しながら、視界を広げ、かつ軽量ィ匕を可能とするという有用な効果を奏するものであ る。

Claims

請求の範囲
[1] 骨組となるフレームの構成要素として、少なくとも、左右片側において前後方向の 中間部に位置するセンターピラーと、このセンターピラーの前後一側に間隔を置いて 位置する第 1サイドピラーと、この第 1サイドピラーに対して左右反対側に位置する第 2サイドビラ一とが、平面視で三角形の各頂点に位置する状態で設けられ、上記セン ターピラー、第 1及び第 2両サイドピラーの上端部同士が連結部材で一体に連結され ることにより、外郭形状が平面視で略三角形となる門形構造体が構成されたことを特 徴とする建設機械のキャビン。
[2] 連結部材として、センターピラーと第 1サイドピラーの上端部間にルーフメンバー、 センターピラーと第 2サイドピラーの上端部間に第 1クロスメンバー、両サイドピラーの 上端部間に第 2クロスメンバーがそれぞれ一体状態で架け渡されたことを特徴とする 請求項 1記載の建設機械のキャビン。
[3] センターピラー、第 1及び第 2両サイドピラーの各上端部間に跨って略三角形の板 状の連結部材がー体状態で設けられたことを特徴とする請求項 1記載の建設機械の キャビン。
[4] センターピラー、第 1及び第 2両サイドピラーの各上端部間に跨って平面視略三角 形の扁平な箱状の連結部材がー体状態で設けられたことを特徴とする請求項 1記載 の建設機械のキャビン。
[5] 出入り口側にセンターピラーと第 1サイドピラー、反対側に第 2サイドピラーがそれぞ れ設けられたことを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか 1項に記載の建設機械のキ ャビン。
[6] 第 2サイドピラーがセンターピラーと第 1サイドピラーとの間の前後方向中間位置で これらと反対側に設けられたことを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載 の建設機械のキャビン。
[7] 門形構造体の平面形状が二等辺三角形となるように第 2サイドピラーがセンターピ ラーと第 1サイドピラーとの間の前後方向中央位置でこれらと反対側に設けられたこと を特徴とする請求項 6記載の建設機械のキャビン。
[8] 第 2サイドピラーが、センターピラーと同じ前後方向位置でこれと反対側に設けられ たことを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれ力 1項に記載の建設機械のキャビン。
[9] 第 2サイドピラーが第 1サイドピラーと同じ前後方向位置でこれと反対側に設けられ たことを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれ力 1項に記載の建設機械のキャビン。
[10] センターピラーの後方に第 1サイドピラーとしての左右一方のリアピラー、これと左右 反対側の後部に第 2サイドピラーとしての他方のリアビラ一がそれぞれ設けられ、これ らによってキャビン後部に門形構造体が構成されたことを特徴とする請求項 1乃至 9 の!、ずれか 1項に記載の建設機械のキャビン。
[11] センターピラーの前方に第 1サイドピラーとしてのフロントピラー、これと左右反対側 でフロントピラーよりも後方位置に第 2サイドピラーとしてのリアビラ一がそれぞれ設け られ、これらによって門形構造体が構成されたことを特徴とする請求項 1乃至 9のいず れか 1項に記載の建設機械のキャビン。
[12] 第 1サイドピラーまたは第 2サイドピラーと左右同じ側に第 3サイドピラーが設けられ 、この第 3サイドピラーとセンターピラーの上端部同士、及び第 3サイドピラーと第 2サ イドピラーの上端部同士がそれぞれ追加連結部材で一体に連結されることにより、外 郭形状が平面視で略三角形となる二つの門形構造体が隣接して構成されたことを特 徴とする請求項 1乃至 11のいずれか 1項に記載の建設機械のキャビン。
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